Scoperti con Euclid i quasar più antichi mai visti: brillavano quando l’Universo aveva solo 670mln di anni

Il telescopio spaziale Euclid dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha scoperto 31 nuovi quasar, i più antichi mai osservati finora: si tratta di nuclei galattici estremamente luminosi alimentati da buchi neri supermassicci in rapida crescita. Tra questi sono stati individuati anche due oggetti da record, chiamati EUCL J172902.75+641018.1 ed EUCL J125308.55+705432.3, distanti dalla Terra circa 13 miliardi di anni-luce e con redshift rispettivamente pari a 7,77 e 7,69: questo significa che la loro luce è partita quando l’Universo aveva appena 670 milioni di anni, circa il 5% della sua età attuale.

La scoperta, pubblicata su Astronomy & Astrophysics, arriva dai primi 18 mesi di osservazioni della Euclid Wide Survey e comprende in totale 31 nuovi quasar ad "alto redshift", di cui 12 a redshift maggiore o uguale a 7 (primi 800 milioni di anni di vita del cosmo). È un risultato importante perché permette di studiare una delle grandi domande dell’astrofisica moderna: come abbiano fatto i primi buchi neri supermassicci a crescere così rapidamente nei primi centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang.

Lo studio del telescopio spaziale Euclid dell’ESA

La scoperta dei quasar più lontani mai osservati è stata ottenuta analizzando le immagini catturate nel primo anno e mezzo di vita operativa del telescopio spaziale Euclid. Parliamo di una porzione di cielo grande 3000 gradi quadri, circa il 7% dell'intera volta celeste.

In un'area così vasta di cielo Euclid ha individuato all'incirca 300 milioni di galassie e tra questa enorme quantità di sorgenti, Euclid ha identificato 31 nuovi quasar ad "alto redshift", cioè osservati quando l'Universo aveva tra i 650 e gli 820 milioni di anni, più o meno il 5% dell'età attuale. Dei 31 quasar scoperti, i due più lontani sono EUCL J172902.75+641018.1 e EUCL J125308.55+705432.3.

Si tratta del nuovo record di quasar più antichi mai osservati, la cui luce proviene da un Universo giovanissimo, di soli 670 milioni di anni, nel pieno della formazione delle prime galassie e buchi neri supermassicci del cosmo. Questo periodo è anche noto come epoca della reionizzazione, quando la radiazione ultravioletta delle prime stelle, galassie e buchi neri iniziò a trasformare il gas intergalattico da neutro a ionizzato.

Prima di questo studio, semplicemente non si erano trovati abbastanza quasar risalenti alle prime fasi dell'Universo per poterli studiare adeguatamente come popolazione. Gli astronomi avevano infatti impiegato più di una decade per trovare una manciata di oggetti a redshift superiore a 7. Tutto ciò è cambiato con l'avvento di Euclid: il telescopio spaziale ha infatti più che raddoppiato il numero di quasar noti a redshift superiore a 7 in poco più di un anno di osservazioni,  grazie alla sua abilità di scandagliare vaste aree di cielo alla ricerca di questi oggetti che sono all'apparenza deboli, ma che intrinsecamente sono tra le sorgenti più luminose del cosmo. In particolare, gli autori dello studio hanno individuato i quasar usando tecniche probabilistiche e di machine learning applicate alle immagini Euclid nei filtri visibile/infrarosso, poi confermati attraverso osservazioni spettroscopiche con i telescopi Keck, Magellan e LBT.

L'importanza della scoperta dei quasar più antichi mai osservati

I quasar rappresentano una breve fase nella vita di una galassia durante la quale grandi quantità di materia spiraleggiano verso il buco nero supermassiccio centrale, rilasciando enormi quantità di energia. Essendo una breve fase, ciò implica che i quasar sono rari e difficili da trovare, specialmente quando sono così lontani nello spazio e nel tempo dato che appaiono al telescopio come oggetti puntiformi, facili da confondere con le stelle più vicine a noi. Scoprirne di così lontani ci permette di studiare cosa accadeva durante gli albori del cosmo, compreso il modo in cui si sono formati i primi buchi neri supermassicci e le prime galassie, alcuni dei più grandi misteri ancora irrisolti dell'astrofisica.

Cosa sono i quasar

Gli astronomi sono concordi nell'ipotizzare che al centro di quasi ogni galassia risieda un buco nero supermassiccio, cioè un buco nero la cui massa è milioni o miliardi di volte quella del nostro Sole. Nella maggior parte delle galassie, questo mostro cosmico è dormiente, tuttavia esso può attraversare fasi in cui gas e polveri spiraleggiano verso il buco nero centrale emettendo luce in tutto lo spettro elettromagnetico, dando così origine a un nucleo galattico attivo (AGN).

I quasar sono una particolare classe di nucleo galattico attivo, in cui il tasso di accrescimento di materia verso il buco nero centrale è così elevato da dare origine a una intensa emissione luminosa che supera quella di tutte le stelle della galassia che ospita il buco nero supermassiccio. I quasar sono infatti tra gli oggetti più luminosi dell'Universo conosciuto, emettendo in genere migliaia di volte più luce dell'intera Via Lattea.

Il quasar più vicino alla Terra è Markarian 231, a 581 milioni di anni-luce in direzione della costellazione dell'Orsa Maggiore, mentre i due più lontani sono quelli appena scoperti dal telescopio spaziale Euclid, EUCLJ172902.75+641018.1 e EUCL J125308.55+705432.3, a più di 13 miliardi di anni-luce dalla Terra.

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